Расчет теплопередачи

Задача 1, график 1.cdw

Задача 1, график 2.cdw

Теплотехника.docx

Министерство образования Российской Федерации
Государственное образование учреждение высшего профессионального образования
Ижевский государственный технический университет
по дисциплине: «Теплотехника»
на тему «Расчет теплопередач»
здесь будет задание на курсовой проект
I.Расчет теплопередач
3.Температурный график в t-R координатах ..
4.Температурный график в t-x координатах ..
1.Исходные данные ..
3.Температурный график в t-R координатах .
II.Список литературы ..
Задача №1. Расчет теплопередачи через
плоскую многослойную стенку
Плоская стальная стенка толщиной с омывается с одной стороны горячими газами с температурой а с другой стороны – водой с температурой .
Определить коэффициент теплопередачи k от газов к воде плотность теплового потока q и температуры обеих поверхностей стенки если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке α1 и от стенки к воде α2 коэффициент теплопроводности стали λ.
Определить также все указанные выше величины если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной н; коэффициент теплопроводности накипи .
Построить температурные графики в Rt и xt - координатах.
Объяснить в чем состоит вред отложения накипи на стальных поверхностях нагрева.
Выполним расчет для двух случаев:
)при отсутствии накипи;
)при наличии накипи.
I.Первый случай – чистая стальная стенка
Коэффициент теплопередачи:
Плотность теплового потока:
Температуры поверхностей:
Для определения температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех процессах то получим следующие выражения:
а)плотность теплового потока от горячего газа к стенке по формуле Ньютона – Рихмана:
б)Плотность теплового потока обусловленная теплопроводностью через твёрдую стенку по закону Фурье:
в)плотность теплового потока от поверхности стенки к воде описывается законом Ньютона – Рихмана:
Из этих уравнений найдем соответствующие размерности температур:
температура стенки со стороны газов:
температура стенки со стороны воды:
II.Второй случай – стальная стенка покрытая слоем накипи
Для определения температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех трёх процессах то получим следующие выражения:
б)плотность теплового потока обусловленная теплопроводностью через твёрдую стенку по закону Фурье:
в)плотность теплового потока обусловленная теплопроводностью через слой накипи по закону Фурье:
г)плотность теплового потока от поверхности стенки к воде по формуле Ньютона – Рихмана:
Отсюда температура стенки со стороны газов:
температура стенки со стороны накипи:
Термическое сопротивление:
а) от газа к поверхности стенки:
г) от накипи к жидкости
здесь будет графикздесь будет график
Теплопроводность накипи в десятки а зачастую в сотни раз меньше теплопроводности стали из которой изготовляют теплообменники. Поэтому даже тончайший слой накипи создаёт большое термическое сопротивление и может привести к такому перегреву труб паровых котлов и пароперегревателей что в них образуются отдулины и свищи часто вызывающие разрыв труб.
В решении задачи отражено что температура стальной стенки со стороны газов имеющая слой накипи толщиной 1 мм нагревается на 4 градуса больше чем чистая стальная стенка.
Задача №2. Расчет теплопередачи через
цилиндрическую многослойную стенку
Паропровод с наружным диаметром и внутренним покрыт двумя слоями тепловой изоляции с наружными диаметрами и . Внутренний слой выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности ; наружный – из материала с . Коэффициент теплопроводности стенки паропровода . Температура пара и окружающего воздуха . Коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке ; от стенки к воздуху - .
Определить линейный коэффициент теплопередачи линейную плотность теплового потока общее линейное термическое сопротивление теплопередачи и температуры всех поверхностей.
Построить температурный график в dt и Rt – координатах.
Примечание: задачу решать при условии что длина паропровода значительно больше его толщины; лучистым теплообменом пренебречь.
Объяснить физический смысл коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. От каких факторов зависит их величина.
Линейная плотность теплового потока:
Полное термическое сопротивление
Температуры поверхностей соприкосновения паропровода со слоями изоляции найдем из уравнений плотности теплового потока:
а)от пара к внутренней поверхности паропровода по закону Ньютона -Рихмана:
б)от внутренней к наружной поверхности паропровода обусловленная теплопроводностью по закону Фурье:
в)от наружной поверхности паропровода к первому слою изоляции по закону Фурье:
г)от первого слоя изоляции ко второму по закону Фурье:
Отсюда необходимые значения температур равны:
а) от газа к поверхности трубы:
в) первого изолятора:
г) второго изолятора:
д) от второго изолятора к окружающей среде:
Коэффициент теплоотдачи α характеризует процесс передачи тепла от некоторого теплоносителя (жидкость или газ) к твердой стенке. Определяется параметрами данного теплоносителя (режим течения скорость теплофизические характеристики типа плотности вязкости и теплопроводности) а также характеристиками той части стенки которая омывается данным теплоносителем (характерный размер наличие оребрения и т.д.).
Коэффициент теплопередачи k характеризует процесс передачи тепла между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку. Определяется коэффициентами теплоотдачи обоих теплоносителей и параметрами теплопередающей стенки (ее толщина и теплопроводность).
Разница между теплоотдачей α и теплопередачей k состоит в следующем. Суммарный перенос тепла складывается из нескольких стадий: стадия теплопереноса в первой среде стадия теплопереноса от первой среды к стенке стадия теплопереноса в самой стенке стадия теплопереноса от стенки ко второй среде стадия теплопереноса во второй среде. Коэффициенты теплоотдачи описывают отдельные стадии этого суммарного теплопереноса на стадии среда-стенка. А коэффициент теплопередачи описывает суммарный теплоперенос в целом со всеми его стадиями. По этой причине вначале всегда рассчитываются коэффициенты теплоотдачи α а затем через них рассчитывается коэффициент теплопередачи k.
Кузовлев В. А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. – М.: Высшая школа 1983.
Луканин В. Н. Шатров М. Г. Камфер Г.М. Теплотехника. – М.: Высшая школа 1999.
Михеев М. А. Михеева И. М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия 1977.
Чепикова Т.П. Теплотехника. Расчет и анализ газового цикла - Методическое пособие по теплотехнике: ЧТИ ИжГТУ 2010.
Чепикова Т.П. Теплотехника. Основы теплообмена - Методическое пособие по теплотехнике: ЧТИ ИжГТУ 2005.

Задача 2, график 2.cdw

Задача 2, график 1.cdw